Технико-экономическая практика на предприятии ООО "СУРОНО"

     Технические условия на изготовление буровых  насосов регламентируются ГОСТом.

     С ростом глубины бурения значительно  увеличиваются и мощности буровых  насосов. Освоены и намечаются к  производству новые модели буровых насосов, отвечающие возросшим требованиям бурения. На основе накопленного опыта, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также новейших достижений в насосостроении и смежных областях науки и техники буровые насосы непрерывно совершенствуются: повышаются надежность и долговечность их, снижается масса и сокращаются материальные и трудовые затраты на их изготовление, эксплуатацию и ремонт. Это обусловило широкую номенклатуру моделей и модификаций буровых насосов, используемых в отечественной и зарубежной практике бурения эксплуатационных и разведочных скважин.

     Рабочие органы буровых насосов преимущественно  выполняются в виде поршней. Наиболее распространены двухпоршневые насосы двустороннего действия, на смену которым в последние годы приходят трехпоршневые насосы одностороннего действия. В насосах двустороннего действия жидкость перемещается в поршневой и штоковой полостях и за один двойной ход поршня совершаются два цикла всасывания и нагнетания. При одностороннем действии жидкость перемещается в поршневой полости рабочей камеры и за один двойной ход совершается один цикл всасывания и нагнетания.

     В буровых насосах используются самодействующие  пружинные клапаны тарельчатой конструкции. Всасывающие и нагнетательные клапаны взаимозаменяемы. Оси поршней параллельны и располагаются в горизонтальной плоскости по одну сторону от привода насоса. Ведущее звено буровых насосов, сообщающее движение поршням, выполняется в виде вращающегося эксцентрикового, кривошипного, пальцевого либо коленчатого вала. Прямодействующие насосы, ведущее звено которых имеет возвратно-поступательное движение, в современных отечественных буровых установках не используются.

     Ведущий вал приводится от трансмиссионного вала насоса посредством цилиндрической зубчатой пары. Промывочная жидкость перемещается по одноступенчатой и однопоточной схеме, через общую приемную линию и один отвод. Подача насоса изменяется с помощью сменных цилиндровых втулок либо изменением числа ходов насоса. Пульсации давления, вызываемые неравномерной скоростью поршней, снижаются до практически приемлемого уровня при помощи пневматических компенсаторов. В буровых насосных агрегатах используются преимущественно электродвигатели и дизели, вращение которых передается трансмиссионному валу насоса клино-ременной либо цепной передачей.

2. Конструкция и принцип действия бурового насоса 9МГр

     Насос поршневой буровой геологоразведочный 9 МГр предназначен для нагнетания промывочного раствора в скважину при  ее бурении с целью выноса из скважины разбуренной породы.

     Насос 9 МГр двухпоршневой, приводной, горизонтальный, двойного действия состоит из двух основных узлов: приводного и гидравлического блоков, установленных на сварной раме 12.

     1) Приводной блок состоит из  трансмиссионного вала 5, коренного  вала 9 и шатунного механизма 10, установленных на станине 2. Последняя представляет собой массивный металлический короб, в расточках которого монтируются подшипники трансмиссионного и коренного валов. Для удобства монтажа внутренних узлов и деталей станина имеет крышку 8. Стыкуемые поверхности станины и крышки подвергаются механической обработке и уплотняются при помощи резинового шнура либо прокладки, затягиваемой болтами 11 и ввернутыми в станину шпильками 6. Положение крышки относительно станины фиксируется коническими штифтами.

     Отверстия под подшипники растачивают в сборе станины с крышкой. В горловине станины устанавливают направляющие 4 ползуна 13. Оси поверхностей расточек станины под направляющие ползуна должны совпадать с отклонением не более 0,15 мм. Внутренняя полость станины окрашивается маслостойкой краской и используется в качестве резервуара для масла, смазывающего зубчатую передачу, установленную между трансмиссионным и коренным валами. Горловина станины имеет боковые люки для монтажа и осмотра ползунов. Торец горловины снабжается отверстиями для штока 3 и крепления гидравлического блока 1.

     В крышке станины имеется вентиляционный колпак 7 для вытяжки масляных паров. Станины буровых насосов отливают из высокопрочных чугунов или сталей. Стальные станины легче, но дороже чугунных. Наиболее экономичны по массе буровые насосы, имеющие станины сварной конструкции. 

Рисунок 1 – Трансмиссионный вал 

     Трансмиссионный вал – служит для передачи крутящего момента коренному валу насоса и выполнен в виде выводного вала-шестерни 8, концы которого используются для установки клиноременного шкива или цепного колеса в зависимости от принятой в приводе насоса передачи. Шкив и цепное колесо крепятся на валу шпонкой 12.

     Для облегчения сборки и разборки шкивы  имеют разрезную ступицу, затягиваемую болтами. Так как возможны перекосы в результате прогиба под действием нагрузки на консоли, а также вследствие технологических неточностей трансмиссионный вал устанавливается на сферических двухрядных роликоподшипниках 6, воспринимающих радиальные и осевую нагрузку от косозубой передачи.

     Для предупреждения смятия и разбивания опорных поверхностей станины, а также устранения брака дорогостоящей станины из-за расслабления отверстий при растачивании и подшипники устанавливают на стальных гильзах 7, наружный диаметр которых больше диаметра шестерни. Благодаря этому при сборке насоса вал 8 свободно протаскивается через отверстия станины. Соосность наружной и внутренней поверхностей гильз обеспечивается жесткими допусками на их разностенность.

     Гильзы  имеют фланец небольшой высоты и притягиваются к станине сквозными крышками 1 и 10, закрепленными болтами 5. Благодаря затяжке болтами гильзы фиксируются в осевом направлении и предохраняются от проворачивания. Подшипники торцами внутренних колец упираются в буртики вала. Правый подшипник фиксируется в гильзе крышкой 10. Второй подшипник вала плавает в гильзе по наружной обойме.

     Подшипники  смазывают ручным насосом через  пружинные тавотницы 3. Неподвижные  стыки гильзы со станиной и крышкой  уплотняются резиновыми кольцами 4, 9 и 13. Подвижный внутренний стык между гильзой и валом герметизируется бесконтактным щелевым уплотнением, выполненным в виде кольцевых канавок в гильзе. Между крышками и валом устанавливают контактные севанитовые уплотнения 2 и втулку 11.

     Эксцентриковый коренной вал имеет сборную конструкцию. Прямой вал 15 с жестко закрепленными эксцентриками 9 опирается на коренные подшипники 6, расположенные в станине бурового насоса.

     Эксцентрики, выполняющие роль шатунных шеек отливаются из углеродистой стали и соединяются сваркой. Число эксцентриков равно числу поршней бурового насоса. Угловое смещение шатунных шеек коренного вала определяется требованиями равномерной подачи. Согласно этому, в двухпоршневых насосах двустороннего действия угловое смещение эксцентриков составляет 90°, а в трехпоршневых насосах одностороннего действия – 120°. Между эксцентриками располагается зубчатое колесо 8.

     Составная конструкция коренного вала удобна в технологическом отношении, так  как позволяет упростить форму  заготовок и облегчить их механическую обработку. Окончательная обработка наружных поверхностей коренного вала и нарезка зубьев производят после посадки эксцентриков на прямой вал и соединения венца зубчатого колеса с его ободом.

     Для точной осевой фиксации зубчатого колеса коренной вал опирается на спаренные радиально-упорные конические подшипники 6, посаженные в переходные гильзы 3, установленные в расточки станины 1 и крышки 10 насоса. Наружные кольца подшипников удерживаются от продольного перемещения крышками 4, которые крепятся болтами к торцам гильз. Затяжка наружных колец подшипников регулируется мерными прокладками 14, установленными между крышкой 4 и торцом гильзы 3. Внутренние кольца подшипников затягиваются шайбами 5, крепящимися болтами к торцам вала. Осевое положение коренного вала фиксируется в нужном положении благодаря наружным кольцевым буртикам гильзы, упирающимся в торец рас-точек станины и крышки насоса.

     Гильзы  удерживаются от проворота с помощью  дюбелей 16. Коренные подшипники смазывают  ручным насосом через тавотницы, ввернутые в крышку станины. Эксцентриковые коренные валы преимущественно применяются в современных двух- и трехпоршневых буровых насосах. Коренные валы пальцевой конструкции используются реже, например в буровом насосе БрН-1.

     Кольца  роликовых подшипников 7 удерживаются от осевого перемещения кольцевыми шайбами 12 и 13 и буртиками вала и шатуна. Кольцевые шайбы крепятся к торцам эксцентрика болтами. Натяг подшипников регулируется прокладками, установленными между торцом шейки шатуна и шайбой 12. Разбрызгиватели 2 отбрасывают масло на подшипники мотылевых шеек шатуна при их погружении в масляную ванну.

     В буровых насосах для передачи вращения от трансмиссионного вала коренному  преимущественно используются косозубые  зубчатые передачи, которые по сравнению с прямозубой передачей обладают большей нагрузочной способностью и плавностью зацепления, обусловливающей снижение уровня динамических нагрузок и шума при работе. Направление зуба шестерни принимается левым, а для колеса – правым. Недостаток косозубых передач по сравнению с прямозубыми заключается в том, что в зацеплении возникает дополнительная осевая сила. Шевронные зубчатые колеса, представляющие разновидность косозубых колес, не создают осевых нагрузок, однако в буровых насосах применяются реже из-за сложности изготовления.

     Шестерни  изготовляют из сталей марок 34ХН1М, 35ХНВ и 38ХГН в паре с венцом зубчатых колес соответственно из сталей марок 38ХГН, 35Х и 35Л. Для увеличения долговечности и улучшения прирабатываемости зубьям шестерни придается большая твердость, чем зубьям колеса. ГОСТом установлены нормы точности изготовления зубчатых колес буровых насосов.

     Зубчатое  зацепление подвергается односторонней  обкатке в направлении рабочего вращения, указанном стрелкой на станине насоса. Направление вращения можно изменить после предварительной обкатки зубчатых колес в обратную сторону.

     В большинстве конструкций буровых  насосов угол наклона косозубых  колес составляет 6…9°. Зубчатую пару смазывают жидким маслом путем окунания ее в масляную ванну либо с помощью масляного насоса. Важно отметить, что косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнения во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и выкрашивания наружных слоев зубьев.

     Шатун передает движение от коренного вала ползуну (крейцкопфу) и представляет собой кованый или литой стержень из углеродистой стали марки 35 с противоположно расположенными большой и малой шейками. Большая шейка 11 шатуна, называемая мотылевой, охватывает коренной вал и имеет цельную либо разъемную конструкцию. Независимо от конструкций коренной вал соединяется с шатуном посредством конических роликовых подшипников. У эксцентриковых валов мотылевая шейка шатуна имеет значительно больший диаметр, чем у кривошипных и пальцевых валов. Благодаря этому в эксцентриковых валах мотылевые подшипники имеют больший диаметр и обладают более высокой долговечностью. 

Рисунок 2 – Шатунный механизм 

     Наряду  с износостойкостью сочленений шатуны буровых насосов должны обладать необходимой усталостной прочностью, так как при эксплуатации они подвергаются действию асимметричных циклических нагрузок. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение, обеспечивающее достаточную жесткость при минимальной металлоемкости шатуна. Уменьшение массы способствует снижению инерционных нагрузок. Поэтому простые в изготовлении, но более массивные шатуны с круглым сечением стержня в буровых насосах не используются.

     Малая шейка, называемая ползунной, служит для  шарнирного соединения шатуна 6 с ползуном 4, скользящим в прямолинейных направляющих. Центр шарнира движется аксиально, т.е. по прямой, проходящей через ось вращения коренного вала. Дезаксиальные кривошипно-шатунные механизмы в буровых насосах не применяются. Малая шейка шатуна соединяется с корпусом ползуна при помощи полого валика 9. При ремонтных работах через отверстие в валике пропускается ломик для выпрессовки валика соседнего ползуна 13. Кроме того, пустотелая конструкция способствует более интенсивному охлаждению валика и подшипника шатуна, нагреваемых в результате их взаимного трения.